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GC原理及应用实验指导书

发布时间:2020-10-17 22:23  

  GC原理及应用实验指导书_能源/化工_工程科技_专业资料。贵州大学精细化工研究开发中心(绿色农药与生物工程重点实验室) 1. 实验类型 实验类型:设计型实验(研究性实验) 2. 课时安排:6 课时。并运用其数据资料的能力以及归纳总结的能力等。 课时安排 3

  贵州大学精细化工研究开发中心(绿色农药与生物工程重点实验室) 1. 实验类型 实验类型:设计型实验(研究性实验) 2. 课时安排:6 课时。并运用其数据资料的能力以及归纳总结的能力等。 课时安排 3. 实验目的和意义 通过学习气相色谱仪的构成和使用方法,及其在定性、定量分析中的应用,培养 学生严谨的科学态度、细致的工作作风、实事求是的数据报告和良好的实验习惯 (准备充分、操作规范,记录简明,台面整洁、实验有序,良好的环保和公德意 识)。培养培养学生的动手能力、理论联系实际的能力、统筹思维能力、创新能 力、独立分析解决实际问题的能力、查阅手册资料并运用其数据资料的能力以及 归纳总结的能力等。 4. 实验原理 气相色谱分离是利用试样中各组分在色谱柱中的气相和固定相间的分配系 数不同,当汽化后的试样被载气带入色谱柱中运行时,组分就在其中的两相间进 行反复多次(103-106)的分配(吸附-脱附-放出)由于固定相对各种组分的吸 附能力不同(即保存作用不同),因此各组份在色谱柱中的运行速度就不同,经 过一定的柱长后,便彼此分离,顺序离开色谱柱进入检测器,产生的离子流信号 经放大后,在记录器上描绘出各组分的色谱峰。 5. 实验设备 气相色谱仪、色谱柱、容量瓶、分析实验室常用玻璃仪器、氮气、农药标准品。 6. 实验内容 了解并初步掌握气相色谱仪的基本原理与构造; 了解气相色谱仪常用的几种 检测器工作原理和使用范围; 学习气相色谱法分离化合物和检测化合物的含量的 方法;通过测定对样品的定性、定量测定,初步掌握获得气相色谱谱图和数据的 一般操作程序与技术;学习样品制备的方法;了解影响分析测定的重要因素,学 会优化分析条件;学习谱图和数据的处理方法;结合实验室项目,完成一个分析 检测项目。 1) 样品制备 样品制备过程中,要同时考虑将被分析的样品中,可能干扰欲测组分定量的 物质尽可能的分离出去。当欲测组分含量很低时,还要考虑通过样品制备使欲测 组分在试验样品中的含量得以提高,便于进行色谱分析。 2) 定性、定量方法 保留时间定性;峰高、峰面积定量(归一法、外标法、内标法、标准加入法)。 3) 方法可行性的验证 联用技术进一步定性;准确度(添加回收率实验)、精密度实验。 3) 数据处理 实验中所有测量数据都要随时记在专用的记录本上,不可记在其他任何地 方, 记录的数据不得随意进行涂改; 其平行实验数据之间的相对标准偏差 (RSD) 一般不应大于 5%;实验结果的误差应不超过±2%。 4) 仪器操作 a. 准备与开机 b. 编辑 GC 分析方法 c. 样品分析与采集数据 d. 报告输出 e. 关机 7. 注意事项 1) 实验之前必须交预习报告,实验完后每人写一份实验报告。 2) 严格遵守实验室规章制度。 3) 做好实验记录工作。 8. 1) 2) 思考题 常用的气相色谱检测器有哪几种,简述其使用原理及应用范围。 样品测定前要为何要确定检测器的线) 影响气相分离的因素有哪些? 附:参考实验项目 蔬菜或水果中农药残留量的测定 一、目的要求 目的要求 1、 了解气相色谱仪及相关检测器的使用范围; 2、 了解电子捕获检测器(ECD)的检测原理和使用方法。 3、 掌握农药残留量的测定方法。 二、基本原理 ECD 是一种选择性检测器,对含 X、S、P、N、O 电负性强的物质,影 响很大,而对非电负性物质,则影响很小。放射源(3H 或 63Ni)产生的 B 射 线 电离成正离子和电子,这些离子和电子在电场作用下形成“基 流”。当电负性样品进入检测器后,便捕获自由电子,形成的负离子和载气 的正离子结合为中性分子,以使基流下降,产生对应的负信号——倒峰。在 一定范围内,检测器的响应信号和样品组分的浓度成正比。 六六六、DDT 目前虽然已经禁用,但其化学性质稳定,半衰期长,施用后 残留在大气、土壤、水体、植物中不易讲解,严重危害人体健康。 本法利用己烷提取样品,采用石英毛细管气相色谱柱进行分离,ECD 检测 器,外标法定量。 三、仪器与试剂 仪器:气相色谱仪(配 ECD 检测器);HP-5 石英毛细管色谱柱;离心机; 布氏漏斗;0.5*22cm 玻璃层析柱;500mL 分液漏斗 2 只 试剂:无水硫酸钠、硫酸钠、正己烷、丙酮、浓硫酸(均为 AR);α-666、 β-666、γ-666、δ-666、p, p- DDE、o, p-DDT、p, p’-DDD,p, p’-DDT。 四、实验步骤 1、 试样的提取和净化: 将水果或蔬菜样品置于多用食品加工机中搅碎,称取 20.0 g 于 250 mL 分 液漏斗中,加入 100 mL 丙酮一正己烷混合液(1:1),振摇数分钟,中间放气。 再振荡 40 min,转移,抽滤,残渣用 50mL 丙酮-正己烷混合液(1:1)洗涤,洗 涤液过滤,并于另一分液漏斗中,以 50 mL 20 g/L 硫酸钠溶液洗涤 2 次,以除 去丙酮。正己烷相过无水硫酸钠漏斗脱水并滤入梨形瓶中,用少量正己烷洗涤 分液漏斗及无水硫酸钠漏斗,洗脱液合并于梨形瓶中,在旋转蒸发器中浓缩至 约 5 mL。2、色谱条件: 色谱柱,HP-5 弹性石英毛细管柱(30 m×0.32 mm i.d., 0.25 ?m);色谱柱升 温程序,初温 80?C 保持 1 min,升温速率 50 ?C /min,升温至 160?C,再以 0.5?C/min 升温至 165?C, 保持 1min, 再以 20?C /min 升温至 220?C, 保持 20 min; 气化室温度,220?C 检测器;温度,300℃ ;载气、尾吹气均为氮气,纯度为 99.999%;载气流速为 5 mL/min,尾吹气流速为 60 mL/min;柱头压,138 kPa; 进样方式,不分流进样;进样量,1?L。 3、标准溶液配制: 用己烷配制 α-666、 β-666、 γ-666、 δ-666、 p- DDE、 p-DDT、 p’ p, o, p, -DDD, p, p’-DDT 各为 l00ppm 的贮备液,操作溶液浓度与样品浓度相近。 4、色谱测定: (1) 用各种浓度的六六六、DDT 标准溶液注入色谱仪,确定 ECD 的线) 进样品溶液,根据样品的峰高,用标准贮备液配制浓度相近的操作溶液; (3) 在相同色谱条件下,依次进样品和标样,记录 tR 和色谱图。 五、数据处理 根据色谱图测量蜂高,按下式计算蔬菜、水果中的六六六、DDT 的含量。 ci (mg/kg)=hi*cs*Ws / hs*Wi*K 式中, ci ——样品中农药的浓度; hi ——扣除试剂空白后的峰高; Ws —一标准溶液进样量; Wi ——样品溶液进样量; hs——标准溶液峰高; cs——标准溶液的浓度(mg/kg ); K——浓缩系数. 气相色谱仪及其在工作中的用途 气相色谱仪及其在工作中的用途 色谱法又称色层法或层析法,是一种物理化学分离法。色谱法是俄罗斯植 物学家 Michail Tswett 于 1903 年首先提出的。他在研究植物叶色素成分的分离 时,使用了一根竖直的玻璃管,内装颗粒碳酸钙,把植物叶的石油醚浸取液加在 柱的顶端,浸取液中的色素就被吸附在碳酸钙的颗粒上,然后再加入石油醚,真正的AG网址是哪个使 其自由流下,此时植物色素的浸取液沿玻璃管柱向下移动,结果色素在管内被分 离成具有不同颜色的色带,每个色带即为不同颜色的色素,然后按色带的颜色对 色素混合物进行鉴定分析,他将这种分离方法称为色谱法。这根装有碳酸钙的玻 璃管称为色谱柱,管内保持固定的填充物(当时填充的碳酸钙颗粒)称为固定相, 流经固定相的孔隙或表面的冲洗剂(当时的石油醚)称为流动相。Tswett 的工作 很长时间未被人注意, 直至 1952 年英国生物学家 Martin 等人在研究液相色谱的 基础上,创立了气液分配色谱法,由于他采用了灵敏度比较高的检测器,从而使 色谱分析法得到迅速发展和广泛应用。色谱法不但可以用于分离有色物质,而且 还大量地用于分离无色物质, 色谱法也就失去了原有的含义, 但历史的原因, “色 谱”这一词却一直沿用至今。由于使用了适当的检测器,色谱法能用于大多数有 机物质。 现在以试样组分在固定相和流动相之间的溶解、吸附、分配、离子交换 或其它亲和作用的差异为依据而建立起来的各种分离分析方法统称为色谱法。 在 近半个世纪中,色谱法已得到了极其广泛的应用,成为石油、化工、食品、生物 化学、环境保护和法医学检验等各个领域中不可缺少的一种分离、分析手段。 气相色谱法的基本原理: 气相色谱法是色谱法的一个分支。在气相色谱法中,流动相是气体(载 气),固定相是固体吸附剂(气—固色谱法,Gas—Solid Chromatography,GLC) 或涂在惰性固体表面上的液膜(气—液色谱法,Gas—LiquidChromatography, GLC),其中 GLC(简称 GC)应用最为广泛。当样品注入 GC 仪的进样系统中,便瞬 时气化被载气带人色谱柱内,样品中的各组分在气、液两相中进行反复分配,最 后由于其分配系数的不同而达到分离, 先后由色谱柱出口进入检测器, 产生信号, 由记录仪记录下来,以进行定性、定量分析。 气相色谱仪的基本构成 气相色谱仪的基本结构可分为五个部分,即(1)载气及其流速控制系统; (2)进样系统;(3)色谱柱系统;(4)检测器系统;(5)记录器系统。进样系统的作 用是接受样品,使之瞬间气化,将样品转移至色谱柱中。色谱柱一般有填充柱和 毛细柱两种,其中填充柱多为内径 0.2—0.6 厘米,长 1—6 米,呈 U 型或螺旋形 的玻璃或不绣钢材料制成的色谱柱,内填装有各种不同极性的固定相,如 OV— 17、OV—101、SE—30、SE—54 等;毛细柱一般为内径 0.05—0.53 毫米,长 10~ 50 米的熔融二氧化硅制成的色谱柱,其内壁均匀涂布了各种不同极性的固定相, 一般用圆形框架绕成圈状,以放人 GC 柱箱中。检测器的作用是指示与测量载气 流中已分离的各种组分,即检测器是测定流动相中的组分的敏感器,因而是色谱 仪的关键部件之一。在刑侦检验技术工作中常用的检测器有:火焰离子化简测器 (FID)、氮磷检测器(NPD)、火焰光度检测器(FPD)、电子浦获检测器(ECD)等。 气相色谱法是分离和分析的重要技术之一,由于它灵敏度高、专一性较 强、分离手段高以及简便快速等特点,使得这一技术广泛应用于石油、化工、医 药卫生等许多领域。在刑侦工作中已广泛地应用于各种毒物、毒品成分的定性、 定量分析。同时在爆炸残留物、射击残留物的成分分析等方面也广泛使用气相色 谱技术。